Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ исследований электротехнологии и оборудования для подкормки рыбы. задачи исследования
1.1 Технологии кормления рыбы при искусственном выращивании 11
1.2 Существующие электрооптические преобразователи для привлечения насекомых 14
1.3 Лампы-аттрактанты электрооптических преобразователей для привлечения насекомых и источники их электропитания 22
1.4 Лет насекомых на искусственные источники света 29
1.5 Научная гипотеза 32
1.6 Выводы 36
1.7 Задачи исследований 37
2 Теоретические положения повышения эффективности электрооптического преобразователя для подкормки рыбы 38
2.1 Аналитический метод определения максимума интенсивности лета комаров на излучение с различными координатами цветности... 38
2.2 Анализ уравнения поверхности отклика в окрестностях максимума количества комаров, привлеченных излучением с различными координатами цветности 39
2.3 Анализ влияния различных факторов на параметры светодиода как источника-аттрактанта электрооптического преобразователя 42
2.4 Анализ изменения параметров излучения светодиодного излучателя электрооптического преобразователя при широтно-импульсном регулировании тока светодиода 43
2.5 Определение токов RGB-светодиода для получения заданных координат цветности излучения электрооптического преобразователя 55
2.6 Анализ температурной зависимости функций, определяющих цветность излучения RGB-светодиода излучателя электрооптического преобразователя 61
2.7 Методы определения температуры р-n перехода свето диода как источника излучения электрооптического преобразователя 65
2.8 Разработка тепловой модели RGB-светодиода излучателя электрооптического преобразователя 66
2.9 Разработка тепловой модели радиатора RGB-светодиода излучателя электрооптического преобразователя 70
2.10 Выводы 73
3 Программа и методика проведения экспериментальных исследований по совершенствованию электрооптического преобразователя для подкормки рыбы 75
3.1 Программа экспериментального исследования 75
3.2 Методика экспериментальных исследований 76
3.2.1 Методика определения оптимальной цветности привлекающего комаров излучения при фиксированной температуре воздуха 76
3.2.2Методика определения изменения оптимальных координат цветности привлекающего комаров излучения от температуры окружающего воздуха 81
3.2.3 Методика экспериментальных исследований солнечного модуля как датчика уровня естественной освещенности 84
3.3 Выводы 85
4 Разработка электрооптического преобразователя с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами 87
4.1 Результаты экспериментальных исследований лета комаров на излучения с разной цветностью 87
4.1.1 Определение модели интенсивности лета комаров на излучение с различными координатами цветности
при фиксированной температуре окружающего воздуха 87
4.1.2Модель изменения оптимальных координат цветности привлекающего комаров излучения от температуры воздуха 90
4.2 Исследования уравнения поверхности отклика в окрестностях максимума количества привлеченных комаров излучением с различными координатами цветности 96
4.3 Изменение напряжения холостого хода солнечного модуля в вечернее время суток 99
4.4 Разработка электрооптического преобразователя 101
4.4.1 Разработка излучателя и схемы его электропитания 102
4.4.2 Система автоматического управления цветностью RGB-светодиода излучателя электрооптического преобразователя 104
4.4.3 Критерии выбора и выбор элементной базы
для автоматической системы управления установкой 115
4.4.4 Разработка схемы электрической принципиальной устройства, расчет нагрузки, выбор элементов электропитания 117
4.4.5 Разработка алгоритма работы автоматической системы управления установкой 119
4.4.6 Практическая реализация АСУ установки 123
4.5 Выводы 126
5 Анализ технико-экономической эффективности применения разработанного электрооптического преобразователя для подкормки рыбы хирономидами 128
5.1 Эффективность привлечения комаров электрооптическим преобразователем с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами 128
5.2 Определение экономической эффективности применения электрооптического преобразователя с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами
5.3 Выводы 136
Общие выводы 137
Литература
- Лампы-аттрактанты электрооптических преобразователей для привлечения насекомых и источники их электропитания
- Анализ уравнения поверхности отклика в окрестностях максимума количества комаров, привлеченных излучением с различными координатами цветности
- Методика определения оптимальной цветности привлекающего комаров излучения при фиксированной температуре воздуха
- Разработка схемы электрической принципиальной устройства, расчет нагрузки, выбор элементов электропитания
Введение к работе
Актуальность работы. Удовлетворение запросов населения в рыбных продуктах связано с эффективным использованием внутренних водоемов, рыбные ресурсы которых являются важнейшим источником питания населения, поставщиком кормовой и технической продукции, сырья для медицинских препаратов.
Поэтому необходимо сохранить и приумножить запасы рыб во внутренних водоемах путем их эффективного воспроизводства. Важную роль при этом играют корма двух основных групп: живые и неживые. Кормление рыбы при интенсивном ее разведении смесью неживых и живых кормов, полученных с помощью электрооптических преобразователей, наиболее рационально, так как повышение качества кормления происходит путем увеличения доли живых кормов. Это приводит к повышению иммунитета рыбы, ускорению прироста ее живой массы.
Наиболее прогрессивным способом увеличения доли живых кормов в пищевом рационе рыбы служит использование электрооптических преобразователей для привлечения к прудам комаров семейства хирономид, личинки которых являются излюбленной пищей рыб. С помощью оптического излучения можно в 4. ..10 раз увеличить численность и биомассу личинок хирономид в прудах.
Немало сделано для увеличения воспроизводства рыбных запасов, однако мероприятия, предусматривающие улучшение условий нагула рыбы путем увеличения доли живых кормов в промысловых водоемах, получили относительно слабое развитие. Недостаточная изученность параметров источников оптического излучения электрооптических преобразователей для привлечения комаров и зависимости характеристик данного излучения от температуры окружающего воздуха делает работы в этом направлении особенно актуальными.
Целью работы является повышение эффективности электрооптического преобразователя для подкормки рыбы хирономидами путем изменения цветности привлекающего комаров излучения в зависимости от температуры воздуха.
Объект исследования: система "электрооптический преобразователь -комар", параметры работы электрооптического преобразователя для подкормки рыбы хирономидами.
Предмет исследования: закономерность влияния цветности привлекающего комаров излучения в зависимости от температуры воздуха и способ повышения эффективности электрооптического преобразователя для подкормки рыбы хирономидами.
Методы исследования. В работе использованы методы системного анализа, теории планирования экспериментальных исследований, корреляционно-регрессионного и дисперсионного анализа, методы математического моделирования систем, элементы математической статистики, методы светотехнических, колориметрических и электротехнических расчетов. Для обработки результатов исследований использовался прикладной пакет статистических программ "Statis-tica". Математическое моделирование проводилось с помощью программного комплекса "МВТУ".
Научная новизна работы заключается в повышении эффективности привлечения комаров электрооптическим преобразователем для подкормки рыбы хирономидами путем изменения цветности его излучения в зависимости от температуры окружающего воздуха. В результате анализа и обобщения теоретических положений и экспериментальных исследований разработаны:
вероятностные статистические модели для оптимизации цветности излучения электрооптического преобразователя для подкормки рыбы хирономидами в зависимости от температуры окружающего воздуха;
методика расчета токов RGB-светодиода для получения заданных координат цветности излучения электрооптического преобразователя;
система автоматического управления цветностью излучения электрооптического преобразователя.
Практическая значимость исследований работы заключается в разработке способа повышения эффективности привлечения комаров оптическим излучением и в реализующем его электрооптическом преобразователе с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами, использование которого позволяет:
повысить качество кормления рыбы за счет увеличения доли живых кормов (личинок хирономид) в пищевом рационе рыбы путем повышения количества привлеченных комаров излучением электрооптического преобразователя для подкормки рыбы на 21...33% в зависимости от метеорологических и климатических условий;
снизить расход комбикормов на кормление рыбы на 2890 кг (при 2 га водоема с кратностью посадки рыбы равной пяти);
- получить годовой экономический эффект в размере 21,5 тыс. руб.
На защиту выносятся следующие основные положения:
математическая модель изменения оптимальной цветности излучения, привлекающего комаров, в зависимости от температуры воздуха;
методика расчета токов RGB-светодиода для получения заданных координат цветности излучения электрооптического преобразователя;
система автоматического управления цветностью излучения электрооптического преобразователя;
методика расчета излучателя электрооптического преобразователя с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами;
электрооптический преобразователь с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами.
Реализация результатов исследования. Электрооптические преобразователи с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы хирономидами внедрены на выростных прудах в ОАО "Агрофирма Кагальницкая" и на озере "Маныч" в ООО "Манц".
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Азово-Черноморской ГА А (г. Зерноград, 2006...2008 гг.), ФГОУ ВПО Ставропольского ГАУ (г. Ставрополь, 2006, 2007 гг.), ФГОУ ВПО Кубанского ГАУ (г. Краснодар, 2008 г.), на IX и X Международных научно-практических конференциях "Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве" (г. Углич, 2006, 2008 гг.), на Международной научно-практической конференции "Инновационные технологии для АПК России" в ГНУ ВНИПТИМЭСХ (г. Зерноград, 2008 г.).
По результатам исследований подана заявка на патент и опубликовано 15 статей в сборниках научных трудов вузов и материалов конференции ГНУ ВИМ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ, в том числе семь статей в изданиях, рекомен-
дованных ВАК, в журналах: "Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки", "Труды Кубанского государственного аграрного университета", "Механизация и электрификация сельского хозяйства" и "Автоматизация и современные технологии".
Плавающий светодиодный электрооптический преобразователь с изменяющейся цветностью излучения для подкормки рыбы живыми кормами представлен на всероссийской выставке-демонстрации "День Российского поля - 2007", проходящей в рамках реализации национального проекта "Развитие АПК", организаторами которой выступили Министерство сельского хозяйства РФ, Администрация Ростовской области, Российская академия сельскохозяйственных наук, ГАО "Всероссийский выставочный центр".
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 233 наименования, в том числе 56 на иностранных языках и приложений, содержит 160 страниц основного текста, 67 рисунков, 19 таблиц и приложения на 37 страницах.
Лампы-аттрактанты электрооптических преобразователей для привлечения насекомых и источники их электропитания
Кормление рыбы - один из важных способов интенсификации прудового рыбоводства и основной метод получения прироста рыбы в хозяйствах индустриального типа (прудовых, садковых, бассейновых и т.д.). Эффективность кормления рыбы зависит от техники кормления, экологических условий водоема, состава и качества используемых кормов, которые делятся на две основные группы: живые (естественные животного происхождения) и неживые /167/. Рацион кормления рыб естественными и искусственными кормами составляют в соответствии с их биологическими и физиологическими потребностями. При этом учитывается, что в пределах вида потребности в питательных веществах у рыб изменяются в зависимости от возраста, массы тела, упитанности и условий содержания /46, 69/. В первую очередь следует учитывать биотехнологию и условия выращивания рыб.
В настоящее время рыбоводство ведется в основном на интенсивной основе, позволяющей получать более высокую рыбопродуктивность прудов, чем при экстенсивных формах. Она обеспечивается за счет применения комплекса интенсификационных мероприятий: разведения высокопродуктивных пород рыб; выращивания их в поликультуре; кормления рыб искусственными кормами; удобрения и мелиорации прудов. Одним из наиболее действенных методов получения высокой рыбопродуктивности является применение более высокой плотности посадки рыб в прудах /52, 71, 96/.
В прудовых хозяйствах юга РФ, преимущественно карповых (сазан, карп, карась, линь, кутум, рыбец, шемая, тарань, лещ полупроходной, белый и черный амуры, белый и пестрый толстолобики), рыбу выращивают в условиях, приближенных к природным. Для получения полноценной и здоровой рыбы в прудах рекомендуется регулировать плотность посадки таким образом, чтобы доля естественной пищи составляла для производителей 60...70%, сеголетков - 20...25% и товарной рыбы - 15...20% /46, 96/. При наличии высокопродуктивной естественной кормовой базы или кормлении рыбы искусственными кормами кратность посадки увеличивают в 2...5 раз и более. Однако при более высоких по сравнению с нормальной плотностях посадки рыб в пруды, количество естественных кормов быстро уменьшается и они заменяются искусственными. При этом особое значение имеют полноценность и качество кормов.
Кормление рыбы комбикормом производится в основном двумя спо-собами: у берега и с лодки. Второй способ приводит к меньшему скоплению рыб, и поэтому более приемлем. Однако оба эти способа нарушают соотношение между живыми и неживыми кормами, сложившееся в естественных природных условиях. Концентрированные комбикорма не всегда сбалансированы по питательным веществам, содержат мало витаминов, микроэлементов, биологически активных веществ, необходимых для размножения, развития и роста рыб. Часто в них наблюдаются недостаток протеина и избыток углеводов. Длительное использование таких кормов приводит к нарушению обмена веществ, возникновению гипо- и гипервитаминоза, болезням обмена веществ (диспротеинозов, нарушения углеводного, жирового и минерального обменов), алиментарных токсикозов, липоидной дистрофии, токсикозам и гибели рыб /46, 52, 71, 77, 96, 97/. Это приводит к снижению продуктивности прудов и увеличению затрат на выращивание рыбы. Поэтому в целях снижения удельного расхода концентрированных кормов в рыбоводстве и улучшения эпизоотической обстановки в прудах, большая роль отводится мероприятиям по увеличению доли живых кормов, естественной кормовой базы прудов и водоемов с использованием местных кормовых ресурсов. Одним из таких мероприятий является подкормка рыб насекомыми, привлеченными к поверхности рыбоводческих прудов оптическим излучением.
Кормовой коэффициент (количество весовых единиц корма, которое надо дать рыбе, чтобы получить прирост ее массы в одну такую же единицу) живого корма составляет по дафниям 6...7, по личинкам комаров семейства хирономид 3...4, по кормовой смеси 4...6 /69, 96/. Кроме того, личинки хирономид (комаров-толкунцов, комаров-звонцов, комаров-дергунов) являются излюбленной пищей рыб /102, 167/ и имеют наибольшее кормовое значение для рыб семейства карповых на стадии личинки и малька. Поэтому целесообразным, с точки зрения повышения доли живых кормов в рационе рыб, является увеличение в нем количества личинок хирономид, которые напоминают красных извивающихся червяков (рисунок 1.1).
Анализ уравнения поверхности отклика в окрестностях максимума количества комаров, привлеченных излучением с различными координатами цветности
Касаясь цветового зрения комаров, нужно отметить наличие у них инфракрасного светоприемника, поэтому видимый ими спектр (от ультрафиолетового до инфракрасного излучения) гораздо шире, чем у человека. Комары-толкунцы, комары-звонцы, комары-дергуны относятся к отряду двукрылых (diptera) семейства хирономид (chironomidae), которые характеризуются регулярным (продолжительный, повторяющимся ежегодно, из ночи в ночь) и интенсивным летом на искусственные источники света /48/.
Знания периферических и даже центральных механизмов зрения еще недостаточно для правильного предвидения визуальных реакций целого организма /127/. Дело в том, что с помощью зрительного и любого другого анализатора животное не только различает стимулы или объекты, но и опознает их как таковые - выбирает определенные объекты среди многих. Целесообразные поведенческие реакции всегда развиваются с участием врожденной или приобретенной памяти. Именно память позволяет насекомому опознать требуемый объект как таковой, например, как съедобный.
Доказать и подробно изучить цветовое зрение позволяет способ основанный на выработке условного рефлекса на определенный цвет. Чаще всего вырабатывают пищевой рефлекс на различение цветных образов. В 1914 г. К. Фриш первым поставил такой эксперимент на пчелах, который исчерпывающим образом доказывает их способность к различению цвета. Впоследствии, также путем обучения, Г.А. Мазохиным-Поршняковым была показана способность пчел дифференцировать близкие окраски. Поведенческая реакция насекомых на цветовые стимулы проявляется и в более сложной форме /127/, в их сознании (простейшей его форме) возникают не только категории цвета, но и обобщения окраски по типу "двухцветность", "трехцветность".
В широко известных опытах с обучением пчел К. Даумер доказал, что для этих насекомых солнечный белый свет неотличим от смеси трех спек 32 тральных цветов: 55% желтого с А.=588 нм плюс 30% сине-фиолетового с 1г=440 нм и плюс 15%о ультрафиолетового с А,=360 нм. Оказалось, что ультрафиолетовые лучи оказываются для глаза пчел дополнительным цветом к смеси желтых и сине-фиолетовых лучей, а смесь желтых и ультрафиолетовых лучей дает "пчелиный пурпурный" цвет, отсутствующий в спектре. Результаты этих выдающихся опытов наряду с последующими электрофизиологическими экспериментами послужили основанием для утверждения о трихрома-зии зрения пчел.
Анализ зрения комаров показывает, что их глаза позволяют дифференцировать монохроматические цвета не только в инфракрасной области, но и в средней части спектра: зеленые и сине-фиолетовые цвета /92, 127, 209, 214/. Таким образом, комары являются трихроматами.
Анализируя экспериментальные и теоретические исследования /34, 48, 92, 95, 197/, можно сделать заключение о том, что определяющим в фототаксисе насекомых, имеющих цветовое зрение, является не само наличие света, а его спектральный состав, который формирует цветовую картину мира для насекомого. Таким образом, можно говорить о поведенческой реакции насекомых на цветовые стимулы и рассматривать цвет излучения в качестве одного из главных параметров в явлении фототаксиса, поскольку именно цвет качественно определяет спектральный состав излучения с точки зрения субъективной оценки его насекомым, формирующей в совокупности с другими раздражителями ответную реакцию организма на изменение условий внешней среды, которая в самом простом случае проявляется как таксис.
На основании вышеизложенного в п. 1.4 можно сделать вывод о том, что цветоформирующий аппарат насекомых функционирует аналогично человеческому, для которого справедливы законы аддитивного смешения цветов. Однако это не значит, что цветовое восприятие человека закономерно ощущениям насекомых. Можно (именно так и поступают) проверить сходст во реакций у разных индивидов на физически тождественные стимулы, и в этом смысле можно говорить о равной способности различать или отождествлять разные раздражители. Поэтому как выглядят для комаров, как ощущаются ими излучения того или иного спектра - мы не знаем. Но можем утверждать, что формирование цветового ощущения комара происходит аналогично человеческому, причем, эти две системы являются неподвижными относительно друг друга. Тогда изменение цвета излучения в одной системе будет соответствовать изменению цвета в другой, количественное описание данных изменений зависит от свойств каждой из систем.
Применительно к электрооптическим преобразователям для подкормки рыбы живыми кормами наиболее полно использование цветового стимула для привлечения комаров реализовано в установке, разработанной B.C. Газаловым, Э.В. Щербаевой /116, 209/. На основе их исследований /34, 209/ создана математическая модель (1.1) интенсивности лета комаров в зависимости от цветности излучения источника-аттрактанта (рисунок 1.15). W= -516,45+2503,09х+4146,67у-4717,46х2-1429,17ху-8080,82у2, (1.1) где W - количество комаров за один час, шт.;
Методика определения оптимальной цветности привлекающего комаров излучения при фиксированной температуре воздуха
Для характеристики цветности излучений R, G, В кристаллов СИД PL6N-3LFE в технической документации /181/ указаны номинальные доминирующие длины волн соответственно 625, 530, 465 нм. Однако при расчетах координат цветности излучения светодиода используется значение пиковой длины волны, которая определяется максимумом спектрального распределения энергии излучения СИД. Для нахождения такого важного параметра светодиода, как пиковая длина волны его излучения, использована уточненная методика, разработанная B.C. Газаловым, Е.А. Шабаевым /33, 35/. Значения номинальной пиковой длины волны для R, G, В кристаллов светодиода PL6N-3LFE, вычисленные с помощью данной методики, составляют, соответственно, 633,95, 522,74, 459,49 нм.
Температурное смещение спектра в технической документации светодиода PL6N-3LFE /181/ характеризуется линейным изменением доминирующей длины волны: А.да+кхдСТл-Тщ), (2.20) где Ад — доминирующая длина волны, нм; Адн - номинальная доминирующая длина волны, нм; к д - температурный коэффициент доминирующей длины волны, нм/С. Для R, G, В кристаллов СИД PL6N-3LFE кщ соответственно равен 0,05, 0,04, 0,04 нм/С /181/. С целью определения закономерности влияния температуры гетероперехода на смещение пиковой длины волны излучения светодиода произведены исследования, результатами которых являются графики, изображенные на рисунке 2.4. Данные зависимости (рисунок 2.4) были получены на основании выражения (2.20) в результате перерасчета в соответствии с методикой /33, 35/, с использованием разработанной математической модели относительного спектрального распределения мощности излучения светодиода (2.19) /40/. Температурным изменением формы спектра СИД было пренебре-женно ввиду малого смещения пика спектра излучения светодиода.
Данные графических зависимостей (рисунок 2.4) показывают, что изменение пиковой длины волны спектра излучения для всех излучающих кристаллов носит практически линейный характер: А-п=?чін+(Тг-Тш)/кш, (2.21) где Хпн _ номинальная пиковая длина волны, нм; кш — температурный коэффициент пиковой длины волны, С/нм.
С помощью программы "Statistica" определен температурный коэффициент пиковой длины волны, входящий в уравнение (2.21), значение которого для R, G, В кристаллов СИД PL6N-3LFE составляет соответственно 17,75, 30,16, 19,90С/нм, при коэффициенте детерминации R2 более 0,999. При ШИМ тока светодиода прямое напряжение на полупроводниковом кристалле определяется, главным образом, температурой гетероперехода. Эта зависимость носит прямолинейный характер (2.22), в спецификации на светодиод характеризуется температурным коэффициентом прямого напряжения и иногда используется для определения температуры активной области светоизлучающего кристалла /220/. U UFH+kutTjjH), (2.22) где Up - прямое напряжение светодиода, В; UFH - номинальное значение прямого напряжения светодиода, В; ки - температурный коэффициент прямого напряжения, В/С.
Для всех кристаллов RGB-светодиода PL6N-3LFE ки= -0,002 В/С. Следует заметить, что уравнение (2.22) справедливо только при номинальном значении прямого тока СИД, что имеет место при ШИМ тока светодиода.
При снижении прямого напряжения СИД с повышением температуры согласно (2.22), при широтно-импульсном регулировании тока светодиода, будет также уменьшаться потребляемая электрическая мощность СИД: PajrlFUp-lFtUFH+kuCTrjH)], (2.23) где Рэл - потребляемая светодиодом электрическая мощность, Вт; 1к - прямой ток светодиода, А.
Внутренним источником изменения температуры излучающего кристалла является протекающий через него электрический ток, под действием которого в светодиоде выделяется тепловая энергия. Для определения тепловой мощности, выделяемой СИД, считаем, что электрическая мощность, потребляемая светодиодом, расходуется на его нагрев и излучение света: РЭЛ=РТЕП+РСВ, (2.24) где РЭл — потребляемая светодиодом электрическая мощность, Вт; РТЕП - тепловая мощность, выделяемая светодиодом, Вт; Рев — мощность оптического излучения светодиода, Вт. Выразим из уравнения (2.24) тепловую мощность РТЕП РЭЛ-Рев- (2-25) Световая мощность оптического излучения может быть рассчитана на основании относительного спектрального распределения энергии данного излучения (рисунок 2.2) по выражению jf0&) &, (2.26) где fn — максимальное значение спектра излучения светодиода, которому соответствует пиковая длина волны, Вт. Аналогично выражение для определения светового потока излучения светодиода через его относительный спектр имеет вид O=kefnJf0(A,)v(A.)dX, (2.27) где кф=683 лм/Вт - коэффициент пропорциональности между световым потоком и мощностью излучения; v(A,) - функция относительной видности излучения (относительная спектральная чувствительность глаза человека) /216/.
Разработка схемы электрической принципиальной устройства, расчет нагрузки, выбор элементов электропитания
При проведении экспериментов по определению оптимальных координат цветности привлекающего комаров излучения при фиксированной температуре окружающего воздуха откликом необходимо считать число комаров, которые привлечены светом экспериментальных установок. Цветность излучения однозначно определяется двумя координатами х и у, т.е. имеет место двухфакторный эксперимент. Однако, как отмечалось выше (п. 1.5), на количество насекомых, привлеченных светом искусственных источников, будут также влиять и другие факторы такие как: температура и влажность воздуха, осадки, ветер, атмосферное давление, возмущения электрических и магнитных полей, природная освещенность, энергетическая облученность искусственных источников света и др. Для исключения влияния данных факторов на функцию отклика необходимо параллельное проведение опытов с несколькими экспериментальными установками, излучение которых настроено на различные координаты цветности при равной энергетической облученности /30, 41/.
При определении количества экспериментальных установок и координат цветности их настройки использование стандартных методик проведения эксперимента затруднительно, поскольку существующий математический аппарат, принятый CIE 31, который характеризует цветность излучения, абстрагирован от реальных физических процессов цветовосприятия света глазом человека /59, 222/. Он основывается на системе трехмерного цветового пространства RRGB, в котором вектор цвета определяется тремя проекциями на мнимые оси цветов: красного (R), зеленого (G), синего (В). Видимые цвета на атласе цветности CIE 31 ограничивает локус цветности, имеющий сложную форму (рисунок 3.1).
Таким образом, варьирование факторов (координат цветности х и у) от минимального до максимального значения при составлении матрицы планирования эксперимента может быть связано с выпадением ряда опытных точек за область реальных (видимых) цветов в мнимую. Избежать этого можно путем сужения интервалов варьирования факторов, однако, при этом резко уменьшиться факторная область. Существуют также трудности в практической реализации излучения заданной цветности. При создании излучения смесью более трех компонентов теряется однозначность их нахождения.. При определении координат цветности настройки экспериментальных установок также необходимо учитывать возможности существующих искусственных источников света для создания с их помощью необходимой цветности излучения. Поскольку координаты цветности, расположенные по периметру локуса цветности CIE 31 (рисунок 3.1), соответствуют излучению идеальных монохроматических источников света, для реальных — они трудно достижимы, особенно в средней части видимого спектра.
Компромисс между практической реализацией излучения с заданной цветностью и увеличением факторной области был достигнут путем применения в качестве искусственных источников света в экспериментальных установках RGB-светодиодов, которые позволяют создать излучение с координатами цветности, расположенными внутри треугольника RGB на атласе цветности CIE31 (рисунок3.1), путем изменения сочетания составляющих смеси излучений R, G и В кристаллов /41/.
При определении количества экспериментальных точек был учтен опыт сходных исследований /209/, на основании которых, косвенным образом, была построена модель (1.1) интенсивности лета комаров в зависимости от цветности излучения источника-аттрактанта, имеющая вид полинома второго порядка. Сходство факторных областей (рисунок 3.1), реализуемой с помощью экспериментальных установок с RGB-светодиодами, и симплекс-решетчатых планов позволяют определить минимальное количество опытных точек для адекватного описания функции отклика, представленной полиномом второго порядка, которое равно шести /67/. Для повышения точности описания функции отклика принято 15 комбинаций факторов (таблица 3.1). Координаты цветности настройки экспериментальных установок определены в соответствии с /41/.
Таким образом, при построении плана эксперимента по определению оптимальных координат цветности привлекающего комаров излучения при фиксированной температуре была решена задача определения числа комбинаций факторов. Необходимое количество проведения опытов ограничивается методикой определения изменения оптимальных координат цветности привлекающего комаров излучения от температуры окружающего воздуха.
